本论文工作针对三维水凝胶光子晶体由于水凝胶高的含水量导致的弱机械强度和低反射峰强度的问题，在水凝胶不均一的微结构基础上，通过引入双重网络结构，有机/无机杂化结构和异质结构实现了三维水凝胶光子晶体的禁带调控及其性能(机械强度，禁带移动，反射峰强度)的优化。　　 首先，以单一聚合物网络聚甲基丙烯酸(PMAA)水凝胶光子晶体为研究对象，系统研究了三种合成条件对其禁带位置在初始制备条件下和多重响应(溶剂，pH和离子强度)下的影响。交联剂含量增加导致PMAA水凝胶光子晶体的禁带位置在初始制备条件下和多重外界响应下都发生蓝移。溶剂含量和混合溶剂中水的比例增加则导致禁带位置在初始制备条件下发生红移而在多重响应下发生蓝移。由此表明，水凝胶的微结构是一种不均一的微观结构，即由具有密集网络结构的微凝胶及其外部疏松的网络结构组成。微凝胶不均一的网络结构影响了水凝胶光子晶体在初始制备条件和响应过程下的禁带位置，通过精确控制合成条件可以实现禁带位置的精细调控。另外，pH响应速度只受扩散限制过程。含氨基小分子通过静电力诱导PMAA水凝胶光子晶体发生收缩禁带位置蓝移，并表现出不同合成条件对其禁带的调控作用。　　 其次，通过优化上述水凝胶不均一的微结构，将双重网络结构引入到水凝胶光子晶体中，通过两次填充聚合胶体晶体模板合成法制备了高强度聚丙烯酸/聚丙烯酰胺双重网络结构水凝胶光子晶体。为保证高的机械强度，我们设计了双层的双重网络水凝胶光子晶体，其中，上层是双重网络反蛋白石水凝胶薄层(小于20μm)，下层是双重网络本体水凝胶厚层(约1.6mm)作为支持层。当压缩率从1降到0.5时，其结构色彩从红色变为黄色，绿色，最后到蓝色，可以实现近180nm的禁带移动，而且此压力传感材料具有快速的传感速度，良好的可逆性和重复性。另外，在双重网络水凝胶光子晶体经过40％乙醇或pH＝5.5的水溶液处理后，随压力增加其光子禁带移动范围分别扩展到195nm或250nm，几乎覆盖了整个可见光谱。通过双重网络水凝胶光子晶体的溶剂和pH响应行为证实了双重网络结构是由两种独立交联的聚合物网络构成。　　 第三，将具有高的折射系数的聚丙烯酸包覆的Fe3O4纳米粒子(折射系数2.42)引入到聚丙烯酰胺(PAAm)水凝胶光子晶体的聚合物基质中制备了PAAm/聚丙烯酸包覆的Fe3O4杂化结构反蛋白石水凝胶光子晶体。随纳米粒子填充浓度从0mg/mL增加到5.5mg/mL，此杂化水凝胶光子晶体的折射系数和折射系数差增加，导致其禁带位置红移了86nm，其反射峰强度是PAAm水凝胶光子晶体的四倍以上，并且都与纳米粒子浓度成正比关系。当纳米粒子填充浓度大于4.5mg/mL后，由于纳米粒子填充达到饱和导致禁带位置和反射峰强度基本不变。此外，利用乙醇降低凝胶相中水含量的方法，可以进一步增加折射系数差使上述达到饱和的反射峰强度又得到35%的提高并且其相对强度增加值是PAAm水凝胶光子晶体的两倍。　　 最后，采用掩板光聚合-模板合成法制备了水凝胶光子晶体异质结构。水凝胶光子晶体异质结构由聚丙烯酰胺(PAAm)水凝胶光子晶体和聚丙烯酸(PAA)/聚丙烯酰胺(PAAm)互穿聚合物网络(IPN)水凝胶光子晶体两个部分组成。这两个部分具有不同的晶格常数导致显示不同的结构色彩，从而形成了双色图案。通过降低PAAm的交联度从5mol%到1mol%，PAAm部分的结构色彩随乙醇含量增加从红色一直变化到蓝色，禁带移动近200nm几乎覆盖整个可见光谱；而IPN部分的结构色彩由于溶剂转变响应机制基本保持为红色从而可以用来作为背景实现对比。当PAAm交联度为1mol%时，由于PAAm溶胀度较大导致异质结构两部分在红色范围内色差较大不能实现单色图案，对此，通过减小PAAm在IPN部分的填充度使IPN部分由原来的红色变为绿色时从而减小了两部分在绿色范围内的色差实现了从双色图案到单色图案的转变。另外，在减小PAAm填充度并增加PAAm的交联度从1 mol%到5 mol%时，可使PAAm部分从原来的红色变为绿色，与绿色的IPN部分在初始制备条件下形成单色图案，通过增加乙醇含量实现了由单色图案到双色图案的转变。